Certains emplacements de l’unité sont encore bardés d’échafaudages. Mais du transformateur aux modules d’électrolyse, des unités de refroidissement aux compresseurs, tous les principaux équipements sont en place. A Oberhausen (Allemagne), au cœur du complexe du chimiste OQ Chemicals, Air Liquide s’affaire aux touches finales. Les phases de tests techniques et de validation approchent, avec en ligne de mire le démarrage des productions commerciales début 2024. Doté de capacités de 20 MW, cet électrolyseur pourra produire environ 2900 tonnes d’hydrogène renouvelable par an. Les besoins énergétiques seront assurés par un approvisionnement en électricité garantie entièrement éolienne, donc verte.
Représentant un investissement d’un peu plus de 35 millions d’euros, dont 11 millions d’aides publiques allemandes, le projet est mené sous le nom de code «Trailblazer», pionnier en anglais. Un clin d’œil à ce qui sera, pour le moment, le plus grand électrolyseur utilisant la technologie PEM (membrane échangeuse de protons) pour la production d’hydrogène bas carbone en Europe. Ce sera le premier de cette envergure pour Air Liquide sur le Vieux continent, mais le deuxième dans le monde. A Bécancour, au Québec, une unité similaire a démarré en 2021. Une autre est en construction à Taïwan pour Air Liquide.
HACKLFOTO Au démarrage de l'électrolyseur sur son site d'Oberhausen, en Allemagne, Air Liquide prévoit la mobilisation d'environ 8 salariés pour la gestion des opérations, mais, à terme, ce sera limité à 4 postes. (Crédit photo: Haklfoto)
Ce projet allemand est la nouvelle pierre angulaire du déploiement des capacités d’hydrogène bas carbone du groupe français. C’est même un tremplin essentiel pour le projet d’électrolyseur Normand’Hy à Port-Jérôme-sur-Seine (Seine-Maritime) et ses capacités envisagées de 200 MW, dix fois plus imposantes.
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La feuille de route d’Air Liquide est particulièrement ambitieuse dans le domaine. Dès 2021, le groupe avait annoncé son intention d’investir 8 milliards d’euros dans l'hydrogène bas carbone jusqu’en 2035. «D’ici 2030, l’objectif est de disposer de capacités de 3 GW d’électrolyse installées ou en construction», indique Armelle Levieux, directrice de l’innovation, en charge des activités Hydrogène et Electronique. Actuellement, les capacités du groupe sont encore modestes par rapport aux ambitions : elles ne s’élèvent qu’à environ 80 MW dans le monde, entre l’électrolyse en service au Canada, celles en phase de démarrage en Allemagne et en construction à Taïwan, ainsi que 20 MW répartis sur une quarantaine de petites unités entre différents sites servant les marchés de l’électronique.
Air Liquide s’appuie sur les bassins industriels pour le déploiement de l’hydrogène bas carbone
Stratégiquement, Air Liquide fonde son activité hydrogène bas carbone autour de bassins industriels. C’est typiquement le cas d’Oberhausen, la Ruhr étant la région la plus industrialisée d’Allemagne, représentant plus de 22% du PIB allemand et 30% des capacités de production chimique du pays. Air Liquide cible les bassins industriels pour «fédérer les besoins» de «plusieurs clients, pour identifier les synergies et faciliter les économies d’échelle», décrit Armelle Levieux.
Au coeur de la Ruhr, Air Liquide bénéficie d’un avantage logistique en détenant le plus gros réseau installé en Allemagne de canalisations d’hydrogène pour servir les clients industriels. Sur 240 kilomètres entre Dormagen et Leverkusen, il peut ainsi alimenter des raffineries, comme celle de BP, ou des complexes pétrochimiques comme ceux de BASF, de Covestro ou d’Evonik. Sur place, Gilles Le Van, vice-président Grande industrie et transition énergétique en Europe centrale, explique cibler «quatre secteurs principaux : acier, chimie, raffinage et la mobilité. Nous menons des discussions avec tous ces acteurs».
C’est le cas notamment avec l’aciériste Thyssenkrupp, qui a engagé un vaste programme de décarbonation d’unités locales de production pour passer de procédés alimentés au charbon à une alimentation en hydrogène bas carbone, avec l’ambition de mettre en service le tout premier site d’acier vert en Europe dès 2026.
Mais Air Liquide n’a pour le moment pas encore finalisé de contrat ferme avec des acteurs industriels dans la Ruhr. Les premiers contrats d’utilisation d’hydrogène vert depuis son électrolyseur d’Oberhausen ont été conclus pour la mobilité. Aujourd’hui, une centaine de stations-service hydrogène sont implantées en Allemagne, dont 40 construites par le groupe et opérées par le consortium H2 Mobility dont Air Liquide est un des membres fondateurs, associé à des partenaires comme TotalEnergies, Shell, Daimler ou encore Hyundai.
© Oliver Bellendir Le cœur du réacteur de l'usine d'électrolyse est formé par l'ensemble de modules d'électrolyseurs, appelés "stacks", reliés entre eux par des barres de transmission pour la circulation du courant électrique, avec des sorties pour l'évacuation de l'hydrogène et de l'oxygène. (Crédit: Oliver Bellendir)
Air Liquide prévoit déjà d'augmenter ses capacités allemandes d'hydrogène vert
A Oberhausen, les capacités pourraient même être portées jusqu’à 30 MW si la demande prend. Du foncier est disponible à proximité directe de l’usine et «une partie de celle-ci est déjà pré-dimensionnée pour atteindre 30 MW», souligne Philippe Merino, vice-président d’Air Liquide supervisant l’activité Ingénierie & Construction. Il faudra surtout ajouter ce qui compose le cœur du réacteur des unités d’électrolyse : les modules, appelés «stacks». Cet ensemble se niche dans une partie abritée de l’unité, sur une ligne de l’ordre de 25 mètres sur 10 mètres, alors que l’usine, en comptant les compresseurs, les équipements de refroidissement, de séchage ou encore de purification, s’étend sur plus de 2 000 m².
Chaque module d’électrolyse se présente comme un bloc d'environ 2 m de haut sur 80 cm de large et 60 cm de profondeur, composé de 50 membranes polymères, échangeuses de protons (PEM). L’unité dénombre 6 ensembles de 4 stacks, soit 24 au total, reliés entre eux par des barres de transmission, en acier, pour la conduite du courant. A la base de chaque module se trouve une arrivée d’eau extrêmement purifiée et, en haut, deux tuyaux de part et d’autre – un pour évacuer l’hydrogène, le second pour l’oxygène. Les deux molécules formant la structure moléculaire de l’eau sont ainsi séparées et rejoignent des circuits distincts pour les étapes de séchage, de purification, et de compression.
Coentreprise allemande pour les modules d'électrolyse avec Siemens Energy
Pour pourvoir à ses besoins en stacks, Air Liquide dispose d’une certaine intégration industrielle. Le groupe français est notamment associé à l’allemand Siemens Energy pour la production de ces modules d’électrolyse. Leur coentreprise, majoritairement aux mains de l’acteur allemand (qui détient 75% des parts), a inauguré le 8 novembre dernier leur ligne de production commune, implantée dans l’usine de Siemens Energy à Berlin (Allemagne). Cette ligne ultra-moderne dispose de capacités de 1 GW par an, avec un potentiel d’atteindre 3 GW dès 2025. Elle a déjà fourni les stacks pour l’unité d’Air Liquide à Oberhausen. Désormais, la production se concentre en particulier sur les modules qui seront déployés pour le projet Normand’Hy, en Seine-Maritime.
HACKLFOTO Les modules d'électrolyse du site d'Air Liquide ont été produits en partenariat avec Siemens Energy, dans le cadre de leur coentreprise 75%/25% qui a inauguré début novembre 2023 une unité de production à Berlin (Allemagne).(Crédit: Haklfoto)
